Co to jest kucie? - definicja, proces i rodzaje

W tym artykule znajdziesz wszystko, o czym musisz wiedziećkucie, w tym czym jest, jak to się robi i jak produkt kuty wypada w porównaniu z produktami wytwarzanymi innymi metodami, w tym odlewami, konstrukcjami spawanymi i obróbką, obrobionymi prętami/płytami, sproszkowanymi częściami metalowymi i wzmocnionymi tworzywami sztucznymi/kompozytami.

Najpierw zdefiniujemy, czym jest kucie.

Co to jest kucie?

Kucie to proces produkcyjny, podczas którego lity metal jest kształtowany pod wpływem miejscowych sił ściskających powstających przy kuciu lub prasowaniu.

Kucie stali często klasyfikuje się ze względu na temperaturę, w jakiej jest wykonywane: kucie na zimno, kucie na ciepło i kucie na gorąco. Należy zauważyć, że kucie to nie to samo, co odlewanie, ponieważ kuty metal nigdy nie jest topiony i wylewany.

Dlaczego warto używać odkuwek?

Odkuwki sąmocny . W miarę kształtowania metalu w procesie kucia jego wewnętrzna struktura ziaren odkształca się, dopasowując się do ogólnego kształtu części. Zagęszczając strukturę ziaren i tworząc przepływ ziaren, zwiększa się charakterystyka wytrzymałościowa części.

Odkuwki znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie liczy się niezawodność i bezpieczeństwo. Odkuwki to często części używane wewnątrz maszyn, samochodów, samolotów, traktorów, statków, sprzętu wiertniczego, silników i rakiet, żeby wymienić tylko kilka.

W jakiej temperaturze powstają odkuwki?

Procesy kucia są ogólnie klasyfikowane według tego, czy temperatura metalu jest wyższa czy niższa od temperatury rekrystalizacji mikrostruktury metalu. Kucie stali można podzielić na:

Kucie stali na gorąco

• Temperatury kucia powyżej temperatury rekrystalizacji w zakresie 1742–2300 ° F

• Dobra formowalność

• Niskie siły formujące

• Stała wytrzymałość na rozciąganie detali

Kucie stali na gorąco

• Temperatury kucia pomiędzy 1200-1742 °F

• Mniej lub brak kamienia na powierzchni przedmiotu obrabianego

• Możliwe do osiągnięcia węższe tolerancje niż w przypadku kucia na gorąco

• Ograniczona odkształcalność i wyższe siły formowania niż w przypadku kucia na gorąco

• Niższe siły formowania niż przy formowaniu na zimno

Kucie stali na zimno

• Temperatura kucia w warunkach pokojowych, samonagrzewanie do 300°F dzięki energii formowania

• Najwęższe możliwe tolerancje

• Brak skalowania na powierzchni przedmiotu obrabianego

• Zwiększenie wytrzymałości i zmniejszenie plastyczności w wyniku umocnienia przez odkształcenie

• Wymagana jest niska odkształcalność i duże siły formujące

W Edgerton Forge kujemy stal na gorąco.

Jak kuć?

Istnieją zasadniczo trzy metody (lub procesy) wytwarzania części kutej: kucie matrycowe, kucie matrycowe otwarte i kucie pierścieniowe bez szwu.

Tutaj w Edgerton Forge używamyKucie matrycowe.

Kucie matrycowe wyciskowe wbija lub wciska metal pomiędzy dwie matryce (tzw. oprzyrządowanie), które mają wycięty określony kształt (wnękę).

Metal wpływa pod wpływem siły do ​​wnęki, tworząc określony kształt części. W procesie tym można tworzyć części o różnych kształtach, od prostych po bardzo złożone, niesymetryczne kształty.

Kucie matrycowe można wykonać za pomocą różnych maszyn, w tym pras hydraulicznych, pras mechanicznych, młotów i spęczaczy. W Edgerton Forge używamy spęczarek i pras mechanicznych.

Jak odkuwki wypadają w porównaniu z odlewami?

Odkuwki są mocniejsze. Odlewanie nie pozwala uzyskać wzmacniających efektów obróbki na gorąco i na zimno. Kucie przewyższa odlewanie pod względem przewidywalnych właściwości wytrzymałościowych – zapewniając doskonałą wytrzymałość, która jest gwarantowana, część po części.

Kucie usuwa defekty z wlewków odlewanych lub prętów odlewanych metodą ciągłą. Odlew nie charakteryzuje się ani przepływem ziaren, ani wytrzymałością kierunkową, a proces ten nie może zapobiec powstawaniu pewnych wad metalurgicznych. Wstępna obróbka półfabrykatu kuźniczego powoduje przepływ ziaren zorientowany w kierunkach wymagających maksymalnej wytrzymałości. Struktury dendrytyczne, segregacja stopów i tym podobne niedoskonałości są udoskonalane podczas kucia.

Odkuwki są bardziej niezawodne i tańsze. Wady odlewów występują w różnych postaciach. Ponieważ obróbka na gorąco poprawia wzór ziarna i nadaje wysoką wytrzymałość, plastyczność i odporność, produkty kute są bardziej niezawodne. Są produkowane bez dodatkowych kosztów związanych z bardziej rygorystyczną kontrolą procesu i inspekcją, które są wymagane w przypadku odlewania.

Odkuwki zapewniają lepszą reakcję na obróbkę cieplną. Odlewy wymagają ścisłej kontroli procesów topienia i chłodzenia, ponieważ może wystąpić segregacja stopu. Powoduje to nierównomierną reakcję obróbki cieplnej, która może mieć wpływ na prostotę gotowych części. Odkuwki reagują bardziej przewidywalnie na obróbkę cieplną i zapewniają lepszą stabilność wymiarową.

Odkuwki są elastyczne, oszczędna produkcja dostosowuje się do zapotrzebowania. Niektóre odlewy, takie jak odlewy o specjalnych parametrach, wymagają kosztownych materiałów i kontroli procesu oraz dłuższych czasów realizacji. Walcowanie na otwartej matrycy i walcowanie pierścieni to przykłady procesów kucia, które dostosowują się do różnych długości serii produkcyjnych i umożliwiają skrócenie czasu realizacji.

Jak odkuwki mają się do konstrukcji spawanych i konstrukcji?

Odkuwki oferują oszczędności w produkcji i oszczędność materiału. Wyroby spawane są droższe w przypadku produkcji wielkoseryjnej. W rzeczywistości wytworzone części są tradycyjnym źródłem przeróbek kutych w miarę wzrostu wielkości produkcji. Początkowe koszty oprzyrządowania do kucia mogą zostać pochłonięte przez wielkość produkcji i oszczędności materiałów, a wewnętrzna ekonomika produkcji kucia obniża koszty pracy, redukcję złomu i przeróbek oraz zmniejszone koszty kontroli.

Odkuwki są mocniejsze. Konstrukcje spawane zwykle nie są wolne od porowatości. Wszelkie korzyści w zakresie wytrzymałości uzyskane w wyniku spawania lub mocowania standardowych wyrobów walcowanych mogą zostać utracone w wyniku złej praktyki spawania lub łączenia. Orientacja ziaren osiągnięta podczas kucia sprawia, że ​​części są mocniejsze.

Odkuwki oferują opłacalne projekty/kontrole. Wieloelementowy zespół spawany nie jest w stanie dorównać oszczędnościom uzyskanym dzięki odpowiednio zaprojektowanej, jednoczęściowej odkuwce. Taka konsolidacja części może skutkować znacznymi oszczędnościami kosztów. Ponadto konstrukcje spawane wymagają kosztownych procedur kontrolnych, szczególnie w przypadku elementów podlegających dużym obciążeniom. Odkuwki nie.

Odkuwki oferują bardziej spójne, lepsze właściwości metalurgiczne. Selektywne nagrzewanie i nierównomierne chłodzenie występujące podczas spawania mogą powodować niepożądane właściwości metalurgiczne, takie jak niejednorodna struktura ziaren. Podczas użytkowania szew spawalniczy może działać jak karb metalurgiczny, który może prowadzić do uszkodzenia części. Odkuwki nie mają wewnętrznych pustek, które powodują nieoczekiwane uszkodzenia pod wpływem naprężeń lub uderzeń.

Odkuwki oferują uproszczoną produkcję. Spawanie i mocowanie mechaniczne wymagają starannego doboru materiałów łączących, typów i rozmiarów połączeń oraz ścisłego monitorowania praktyki dokręcania, co zwiększa koszty produkcji. Kucie upraszcza produkcję i zapewnia lepszą jakość i spójność część po części.

Jak odkuwki wypadają w porównaniu z prętami/płytami obrabianymi maszynowo?

Odkuwki oferują szerszy zakres rozmiarów pożądanych gatunków materiałów. Wymiary i kształty wyrobów wykonanych z prętów i blach stalowych ograniczone są do wymiarów, w jakich te materiały są dostarczane. Często kucie może być jedynym procesem obróbki metalu dostępnym w przypadku niektórych gatunków i pożądanych rozmiarów. Odkuwki można ekonomicznie wytwarzać w szerokim zakresie rozmiarów, od części, których największy wymiar jest mniejszy niż 1 cal, po części o masie ponad 450 000 funtów.

Odkuwki mają ziarno zorientowane tak, aby uzyskać większą wytrzymałość. Obrobione maszynowo pręty i płyty mogą być bardziej podatne na korozję zmęczeniową i naprężeniową, ponieważ obróbka skrawaniem powoduje wycinanie wzorów ziaren materiału. W większości przypadków kucie pozwala uzyskać strukturę ziaren zorientowaną na kształt części, co skutkuje optymalną wytrzymałością, ciągliwością oraz odpornością na uderzenia i zmęczenie.

Odkuwki umożliwiają lepsze i bardziej ekonomiczne wykorzystanie materiałów. Płyta do cięcia płomieniowego to proces marnotrawny, będący jednym z kilku etapów wytwarzania, który zużywa więcej materiału, niż jest to potrzebne do wytworzenia takich części, jak pierścienie czy piasty. Jeszcze więcej traci się podczas późniejszej obróbki.

Odkuwki dają niższy złom; większą i bardziej opłacalną produkcję. Odkuwki, szczególnie o kształtach zbliżonych do netto, pozwalają lepiej wykorzystać materiał i wytwarzają niewielką ilość złomu. W przypadku produkcji wielkoseryjnej odkuwki mają zdecydowaną przewagę kosztową.

Odkuwki wymagają mniejszej liczby operacji wtórnych. W stanie dostarczonym niektóre gatunki prętów i blach wymagają dodatkowych operacji, takich jak toczenie, szlifowanie i polerowanie, w celu usunięcia nierówności powierzchni i uzyskania pożądanego wykończenia, dokładności wymiarowej, możliwości obróbki mechanicznej i wytrzymałości. Często odkuwki można oddać do użytku bez kosztownych operacji wtórnych.

Jak odkuwki wypadają w porównaniu z częściami z proszków metali (P/M)?

Odkuwki są mocniejsze. Niskie standardowe właściwości mechaniczne (np. wytrzymałość na rozciąganie) są typowe dla części P/M. Przepływ ziaren odkuwki zapewnia wytrzymałość w krytycznych punktach naprężeń.

Odkuwki zapewniają wyższą integralność. Aby zapobiec defektom P/M, wymagana jest kosztowna modyfikacja gęstości częściowej lub infiltracja. Obydwa procesy zwiększają koszty. Rozdrobnienie ziarna kutych części zapewnia solidność metalu i brak wad.

Odkuwki wymagają mniejszej liczby operacji wtórnych. Specjalne kształty, gwinty i otwory P/M oraz tolerancje precyzyjne mogą wymagać obszernej obróbki. Wtórne operacje kucia często można ograniczyć do obróbki wykańczającej, wiercenia otworów i innych prostych czynności. Nieodłączna solidność odkuwek prowadzi do spójnych, doskonałych wykończeń powierzchni obrabianych.

Odkuwki zapewniają większą elastyczność projektowania. Kształty P/M ograniczają się do tych, które można wyrzucać w kierunku prasowania. Kucie umożliwia projektowanie części, które nie są ograniczone do kształtów w tym kierunku.

Do odkuwek wykorzystuje się tańsze materiały.Materiałami wyjściowymi do wysokiej jakości części P/M są zazwyczaj proszki atomizowane wodą, wstępnie stopowe i wyżarzane, których koszt za funt jest znacznie wyższy niż stale prętowe.

Aby rozpocząć kolejny projekt kucia, skontaktuj się z nami i poproś o wycenę, a ktoś z naszego zespołu skontaktuje się z Tobą.